DE60108492T2 - PREPARATION OF A FERRO ALLOY - Google Patents
PREPARATION OF A FERRO ALLOY Download PDFInfo
- Publication number
- DE60108492T2 DE60108492T2 DE60108492T DE60108492T DE60108492T2 DE 60108492 T2 DE60108492 T2 DE 60108492T2 DE 60108492 T DE60108492 T DE 60108492T DE 60108492 T DE60108492 T DE 60108492T DE 60108492 T2 DE60108492 T2 DE 60108492T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- carbide
- reducing agent
- silicon
- slag
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 60
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 57
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 47
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 40
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 18
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 13
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 11
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 claims description 4
- 239000005997 Calcium carbide Substances 0.000 claims description 2
- CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N alumanylidynemethyl(alumanylidynemethylalumanylidenemethylidene)alumane Chemical compound [Al]#C[Al]=C=[Al]C#[Al] CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UPKIHOQVIBBESY-UHFFFAOYSA-N magnesium;carbanide Chemical compound [CH3-].[CH3-].[Mg+2] UPKIHOQVIBBESY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-[2-[2-[2-[bis[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]amino]-5-bromophenoxy]ethoxy]-4-methyl-n-[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]anilino]acetate Chemical compound CC1=CC=C(N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)C(OCCOC=2C(=CC=C(Br)C=2)N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)=C1 CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 32
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 19
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 4
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 3
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 2
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N aluminum;silicic acid;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000010443 kyanite Substances 0.000 description 1
- 229910052850 kyanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000006072 paste Substances 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si].[Si] SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5264—Manufacture of alloyed steels including ferro-alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/30—Obtaining chromium, molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/30—Obtaining chromium, molybdenum or tungsten
- C22B34/32—Obtaining chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/06—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by carbides or the like
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Description
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Diese Erfindung bezieht sich auf die Herstellung einer Ferrochromlegierung.These This invention relates to the production of a ferrochrome alloy.
Die Ferrochromlegierung wird hergestellt durch Schmelzen eines Chromerzes oder Konzentrats in Gegenwart eines oder mehrerer Flussmittel und eines Kohlenstoff-Reduktionsmittels in einem DC-Lichtbogen-Schmelzofen oder einem AC-Lichtbogen-Reduktionsofen. Das meiste des Chroms und des Eisens, zusammen mit etwas Silicium und Kohlenstoff, gehen in die Metallphase über, welche als Ferrochromlegierung bekannt ist. In allen bekannten Verfahren geht jedoch ein substanzieller Anteil des Chroms in die Schlackephase über. In der Literatur wird berichtet, dass das meiste an Chrom, welches während der Produktion von Ferrochromlegierung in die Schlacke verloren geht, in Form von unreagiertem oder partiell reagiertem Chromerz vorliegt.The Ferrochrome alloy is made by melting a chrome ore or concentrate in the presence of one or more fluxes and a carbon reducing agent in a DC arc furnace or an AC arc reduction furnace. The most of the chrome and iron, along with some silicon and Carbon, pass into the metal phase, which is known as ferrochrome alloy is. In all known methods, however, a substantial Proportion of chromium in the slag phase over. In the literature will reports that most of the chromium which is produced during the production of ferrochrome alloy lost in the slag, in the form of unreacted or partially reacted chromium ore is present.
Das Reduktionsmittel, welches beim Schmelzen von Chromerz oder Konzentrat verwendet wird, ist Kohlenstoff in Form von Koks, Kohle, künstlicher Kohle, Anthrazit oder ähnlichem. Obwohl die Menge an Kohlenstoff-Reduktionsmittel, welche eingesetzt wird, erhöht werden kann, um die Ausbeute an Chrom zu erhöhen, wird dies auf Kosten von höheren Siliciumgehalten in der Ferrochromlegierung erreicht. Silicium als Oxid liegt in den meisten Chromerzen vor und wird auch, in Oxidform, als Flussmittel zugegeben.The Reducing agent which, when melting chrome ore or concentrate used is carbon in the form of coke, coal, artificial Coal, anthracite or similar. Although the amount of carbon reducing agent used will be raised In order to increase the yield of chromium, this will be at the expense of higher Silicon contents achieved in the ferrochrome alloy. Silicon as Oxide is present in most chrome ore and is also, in oxide form, added as a flux.
In einer Veröffentlichung von P. Weber und R. H. Eric, „The reduction mechanism of chromite in the presence of silica flux", 2207 b, Met. Trans. B, 24B, 1993, PP. 987 to 995, wird das Reduktionsverhalten von Chromit durch Graphit in Gegenwart von Silika studiert.In a publication by P. Weber and R.H. Eric, "The reduction mechanism of chromite in the presence of silica flux ", 2207b, Met. Trans. B, 24B, 1993, PP. 987 to 995, is the reduction behavior of chromite studied by graphite in the presence of silica.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Das Verfahren zur Herstellung von Ferrochromlegierung gemäß der Erfindung wird in den Ansprüchen offenbart.The Process for the preparation of ferrochrome alloy according to the invention is disclosed in the claims.
Das Material wird allgemein ein Erz oder Konzentrat sein. Die Erfindung findet jedoch auch Anwendung auf Schlacken und ähnlichen Materialien, welche sowohl Chrom als auch Eisen als Oxide enthalten. Chrom und Eisen können in dem Material in anderen Formen vorliegen, z. B. als Metall, aber einiges, und im Allgemeinen das meiste, an Chrom und Eisen wird als Oxide vorliegen. Die Erfindung findet somit sowohl auf Hochqualitäts-Erze als auch auf Erze niedriger Qualität Anwendung.The Material will generally be an ore or concentrate. The invention However, it also applies to slags and similar materials, which contain both chromium and iron as oxides. Chrome and iron can present in the material in other forms, e.g. B. as metal, but some, and in general most, of chrome and iron as oxides. The invention thus finds both high quality ores as well as on ores of low quality application.
Erfindungswesentlich ist die Verwendung eines Reduktionsmittels, welches Carbid allein oder ein Carbid in Kombination mit einem anderen Reduktionsmittel ist. Es wurde herausgefunden, dass die Verwendung eines derartigen Reduktionsmittels die Herstellung einer Ferrochromlegierung ermöglicht, welche nicht mehr als 6 Massen-% Silicium und eine hohe Ausbeute an Chrom von mindestens 70 Massen-% aufweist. Die Quelle des Siliciums, eines in der Ferrochromlegierung unerwünschten Materials, ist das Ausgangsmaterial selbst und/oder die Verwendung als Flussmittel.essential to the invention is the use of a reducing agent which is carbide alone or a carbide in combination with another reducing agent is. It has been found that the use of such Reducing agent allows the production of a ferrochrome alloy, which does not exceed 6% by mass of silicon and a high yield having chromium of at least 70% by mass. The source of silicon, a material undesirable in the ferro-chromium alloy is Starting material itself and / or use as a flux.
Beispiele anderer Reduktionsmittel sind Koks, Kohle, Anthrazit, Pech, Teer, Kohlenstoff-enthaltende Paste, Erdgas, Wasserstoff, Methan und Butan.Examples other reducing agents are coke, coal, anthracite, pitch, tar, Carbon-containing paste, natural gas, hydrogen, methane and butane.
In einer bevorzugten Form der Erfindung enthält das Reduktionsmittel eine Kombination von Carbid und einem Kohlenstoff-Reduktionsmittel. Kohlenstoff-Reduktionsmittel neigen dazu, Schwefel und Phosphor in die Ferrochromlegierung einzubringen, und es ist somit mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, Ferrochromlegierungen mit niedrigem Schwefel- und Phosphorgehalt herzustellen.In In a preferred form of the invention, the reducing agent comprises a Combination of carbide and a carbon reducing agent. Carbon reductant tend to introduce sulfur and phosphorus into the ferrochrome alloy, and it is thus possible by means of the method according to the invention, ferrochrome alloys produce with low sulfur and phosphorus content.
Beispiele geeigneter Carbide sind Siliciumcarbid, Calciumcarbid, Magnesiumcarbid und Aluminiumcarbid. Eine Mischung von Carbiden kann eingesetzt werden. Weiterhin können auch andere Reduktionsmittel, wie beispielsweise Nitride, vorliegen.Examples suitable carbides are silicon carbide, calcium carbide, magnesium carbide and aluminum carbide. A mixture of carbides can be used become. Furthermore you can also other reducing agents, such as nitrides, are present.
Vorzugsweise wird das Carbid Siliciumcarbid sein. Das Siliciumcarbid kann die Form einer Siliciumcarbid-Beschichtung um einen Kohlenstoffkern herum annehmen.Preferably the carbide will be silicon carbide. The silicon carbide may be the Shape of a silicon carbide coating around a carbon core accept around.
In der Materialschmelze fungiert das Siliciumcarbid als Reduktionsmittel und wird bei dieser Vorgehensweise zu Siliciumdioxid oxidiert. Das Siliciumdioxid geht in die Schlackephase über und hat die Wirkung einer Verringerung der Liquidus-Temperatur der Schlacke und auch einer Veränderung der Basizität der Schlacke und/oder der Chemie der Schlacke. Die Liquidus-Temperatur der Schlacke ist die Temperatur, bei welcher die Schlacke flüssig wird. Die Verringerung der Liquidus-Temperatur der Schlacke und/oder die Veränderung der Chemie oder Basizität der Schlacke kann in einem Verlust an Chrom resultieren, insbesondere wenn das Schmelzen in einem AC-Lichtbogen-Reduktionsofen durchgeführt wird. Die Reduktionsreaktionen treten primär in der Schlackephase auf und jede Verringerung der Liquidus-Temperatur der Schlackephase und Veränderung in der Chemie oder Basizität der Schlacke kann darin resultieren, dass Chromoxid-Werte unreduziert durch den Ofen passieren. Somit ist es, wenn Siliciumcarbid allein als das Reduktionsmittel verwendet wird, bevorzugt, dass ein zusätzliches Flussmittel während des Schmelzens anwesend ist. Typischerweise wird das Flussmittel, welches eine Kombination von Mitteln sein kann, derart ausgewählt, dass sichergestellt ist, dass die Liquidus-Temperatur der Schlacke ungefähr 80 bis 150° oberhalb der Liquidus-Temperatur der Ferrochromlegierung liegt. Die Flussmittel werden auch die Basizität der Schlacke oder die Chemie der Schlacke ändern und können ausgewählt werden, um die Basizität in einen gewünschten Bereich zu bringen. Beispiele geeigneter Flussmittel sind MgO, CaO, Al2O3 oder SiO2, welche die Form von Kalk, Kalkstein, Dolomit, Magnesit, Bauxit oder Quarzit annehmen können, und die Carbide und Nitride von Calcium, Magnesium und Aluminium.In the molten material, the silicon carbide acts as a reducing agent and is oxidized to silica in this approach. The silica goes into the slag phase and has the effect a reduction in the liquidus temperature of the slag and also a change in the basicity of the slag and / or the chemistry of the slag. The liquidus temperature of the slag is the temperature at which the slag becomes liquid. The reduction of the slag liquidus temperature and / or the alteration of the chemistry or basicity of the slag can result in a loss of chromium, especially when the melting is carried out in an AC arc reduction furnace. The reduction reactions occur primarily in the slag phase and any reduction in the liquidus temperature of the slag phase and change in the chemistry or basicity of the slag can result in chromium oxide levels passing unreduced through the furnace. Thus, when silicon carbide is used alone as the reducing agent, it is preferable that an additional flux be present during the melting. Typically, the flux, which may be a combination of agents, is selected to ensure that the liquidus temperature of the slag is approximately 80 to 150 degrees above the liquidus temperature of the ferrochrome alloy. The fluxes will also change the basicity of the slag or the chemistry of the slag and may be selected to bring the basicity into a desired range. Examples of suitable fluxes are MgO, CaO, Al 2 O 3 or SiO 2 , which may take the form of limestone, limestone, dolomite, magnesite, bauxite or quartzite, and the carbides and nitrides of calcium, magnesium and aluminum.
Enthält das Reduktionsmittel eine Kombination von Siliciumcarbid und einem Kohlenstoffreduktionsmittel, so kann die Menge an Siliciumcarbid in der Kombination so niedrig wie z. B. 0,5 Massen-% sein, wird aber allgemein mindestens 5 Massen-% betragen. Wie oben dargelegt, wird das Siliciumcarbid während der Reduktion der Oxide im Material in Siliciumdioxid umgewandelt. Das Siliciumdioxid wird wiederum in Gegenwart eines Kohlenstoff-Reduktionsmittels zu Silicium reduziert oder hat eine Neigung, reduziert zu werden. Dieses Silicium wird in die Ferrochromlegierung übergehen. Um einen zu hohen Siliciumgehalt in der Ferrochromlegierung zu vermeiden, sollte das Massenverhältnis von Siliciumcarbid zu Kohlenstoff-Reduktionsmittel derart gewählt werden, dass sichergestellt ist, dass die Ferrochromlegierung nicht mehr als 6 Massen-%, allgemein nicht mehr als 4 Massen-% und vorzugsweise nicht mehr als 2 Massen-% Silicium enthält. Faktoren, welche, um dies zu erreichen, mit einbezogen werden müssen, sind nicht nur das Massenverhältnis von Siliciumcarbid zu Kohlenstoff-Reduktionsmittel, sondern auch die Art des Materials, welches geschmolzen wird, und das Vorliegen und die Art von Flussmitteln.Contains the reducing agent a combination of silicon carbide and a carbon reductant, so the amount of silicon carbide in the combination can be so low such as 0.5% by weight, but will generally be at least 5% by mass. be. As stated above, the silicon carbide becomes during the reduction the oxides in the material are converted into silica. The silica is in turn in the presence of a carbon reducing agent to Silicon reduces or tends to be reduced. This Silicon will go into the ferrochrome alloy. Too high To avoid silicon content in the ferrochrome alloy, that should be mass ratio be chosen from silicon carbide to carbon reducing agent such that ensures that the ferrochrome alloy is no more as 6 mass%, generally not more than 4 mass% and preferably not more than 2% by mass of silicon. Factors, to this To reach, to be involved, are not just the mass ratio of Silicon carbide to carbon reducing agent, but also the type of material that is melted, and the presence and type of fluxes.
Das Reduktionsmittel kann zu dem Material vor Einführen des Materials in eine Schmelzzone hinzugefügt werden oder innerhalb der Schmelzzone. Die Schmelzzone wird typischerweise in einem Ofen sein, welcher ein AC-Lichtbogen-Reduktionsofen oder ein halb-untergetauchter Lichtbogenofen, ein DC-Lichtbogenofen oder ein Brennofen sein kann.The Reducing agent may be added to the material prior to introduction of the material into a Melting zone added or within the melting zone. The melting zone becomes typical in an oven, which is an AC arc reduction furnace or a half-submerged arc furnace, a DC arc furnace or a kiln can be.
Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht höhere Chrom-Ausbeuten als mit dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren, welche Kohlenstoff als Reduktionsmittel einsetzen, möglich war. Insbesondere waren die Verfahren gemäß dem Stand der Technik, wenn AC-Lichtbogen-Reduktionsöfen oder halb-untergetauchte Lichtbogenöfen eingesetzt wurden, nicht in der Lage, eine Ausbeute an Chrom von mehr als 80 Massen-% zu erreichen. Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht unter Verwendung derartiger Öfen Chromausbeuten von über 80 Massen-%. Wenn ein DC-Lichtbogenofen eingesetzt wird, haben dem Stand der Technik entsprechende Verfahren Chromausbeuten von mehr als 80 Massen-% erreicht. Es wurde jedoch gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren, wenn ein DC-Lichtbogenofen eingesetzt wird, Chromausbeuten von mehr als 90 Massen-% erreicht.The inventive method reaches higher Chromium yields as prior art processes which use carbon as a reducing agent was possible. In particular, the prior art methods were when AC arc reduction furnaces or semi-submerged arc furnaces were not able to yield more than 80% by weight of chromium to reach. The inventive method achieved using such furnaces chromium yields of over 80 mass%. If a DC arc furnace is used, have the state of Technique corresponding method Chromium yields of more than 80% by mass reached. However, it has been shown that the method according to the invention, if a DC arc furnace is used, chromium yields of more than 90 mass% achieved.
Das Kohlenstoff-Reduktionsmittel kann Koks, Kohle, künstliche Kohle, Anthrazit oder ähnliches sein. Diese Kohlenstoff-Reduktionsmittel neigen dazu, Schwefel und Phosphor in das System einzuführen, was in dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren in einem vergleichsweise hohen Gehalt an Schwefel und Phosphor in der Metallphase resultiert. Da in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Kohlenstoff-Reduktionsmittel im Prozess teilweise oder vollständig durch ein Carbid ersetzt wird, ist es nun möglich, Ferrolegierungen von sehr niedrigem Schwefel- und Phosphorgehalt herzustellen. Weiterhin können in größerem Umfang Kohlenstoff-Reduktionsmittel niedriger Qualität und vergleichsweise kostengünstige Kohlenstoff-Reduktionsmittel, wie beispielsweise Kohle, eingesetzt werden.The Carbon reducing agent may be coke, coal, charcoal, anthracite or the like be. These carbon reducing agents tend to be sulfur and Introduce phosphorus into the system, what in the prior art corresponding procedures in a comparative high content of sulfur and phosphorus in the metal phase results. As in the method according to the present Invention partially reduces the carbon reducing agent in the process or completely replaced by a carbide, it is now possible to use ferroalloys of produce very low sulfur and phosphorus content. Farther can on a larger scale Carbon reductant low quality and relatively inexpensive Carbon reductant, such as coal, are used.
Es wurde herausgefunden, dass, wenn eine Kombination von Siliciumcarbid und Kohlenstoff-Reduktionsmitteln eingesetzt wird, ein signifikanter Anstieg in der Menge an Chrom, welches in die Metallphase übergeht, auftritt, dass die Chromverluste in der Schlackephase und anderswo reduziert werden, dass erhöhte Chromausbeuten mit verringertem spezifischen Energieverbrauch an Metall erzielt werden, dass die Ofenkapazität aufgrund der Verringerung der Menge an elektrischer Energie, welche zum Betrieb des Schmelzvorgangs benötigt wird, erhöht wird und dass die erforderliche elektrische Energie aufgrund der exothermen Natur der Reduktionsreaktion zwischen dem Carbid und den reduzierbaren Oxiden in dem Erz verringert wird.It has been found that when a combination of silicon carbide and carbon reductants is used, a significant increase in the amount of chromium that passes into the metal phase occurs, that chromium losses in the slag phase and elsewhere are reduced, with increased chromium yields reduced metal specific power consumption, that the furnace capacity is increased due to the reduction of the amount of electrical energy needed to operate the fusing process and the required electrical energy due to the exothermic nature the reduction reaction between the carbide and the reducible oxides in the ore is reduced.
Aufgrund der Verringerung in der Erfordernis elektrischer Energie kann der Ofendurchsatz bei normaler Leistungszufuhr erhöht werden. Der Anstieg im Ofendurchsatz resultiert in einer Verringerung in Wärmeverlusten pro hergestellter Tonne an Legierung. Weiterhin werden auch die Abgasvolumina pro Tonne an hergestellter Legierung reduziert, als Resultat daraus, dass Siliciumoxid durch die Reduktionsreaktion von Silicium aus Siliciumcarbid mit den reduzierbaren Oxiden in dem Erz und der Schlacke hergestellt wird, welches in der Schlacke zurückgehalten wird.by virtue of the reduction in the requirement of electrical energy can be the Oven throughput can be increased with normal power supply. The increase in furnace throughput results in a reduction in heat losses per produced Ton of alloy. Furthermore, the exhaust gas volumes per Ton of produced alloy reduced, as a result, that silica is formed by the reduction reaction of silicon Silicon carbide with the reducible oxides in the ore and slag produced, which is retained in the slag.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Ferrochromlegierung bereitgestellt, welches die Schritte eines Zur-Verfügung-Stellens eines Materials, welches Chrom und Eisen als Oxide enthält, und ein Schmelzen des Materials in Gegenwart eines Reduktionsmittels, welches eine Kombination von einem Carbid und einem Kohlenstoff-Reduktionsmittel enthält, umfasst. Das Carbid kann jedes oben beschriebene Carbid sein, ist jedoch vorzugsweise Siliciumcarbid. Das Massenverhältnis von Siliciumcarbid zu Kohlenstoff-Reduktionsmittel wird gewählt, um eine Ferrochromlegierung herzustellen, welche nicht mehr als 6 Massen-% Silicium und eine Chromausbeute aus dem Material von mindestens 70 Massen-% aufweist.According to one Another aspect of the invention is a method of manufacture a ferro-chromium alloy, which comprises the steps of a Providing a material, which contains chromium and iron as oxides, and a melting of the material in the presence of a reducing agent which is a combination of a carbide and a carbon reducing agent. The carbide may be any carbide described above, but is preferably silicon carbide. The mass ratio of silicon carbide to Carbon reducing agent is chosen to be a ferrochrome alloy which does not contain more than 6% by mass of silicon and a Chromium yield from the material of at least 70% by mass.
Vorzugsweise wird Siliciumcarbid als Reduktionsmittel eingesetzt, um Chromoxid-Werte in einer Schlacke zu Chrom zu reduzieren. Das Chrom wird in eine Metallphase übergehen, welche einen hohen Gehalt an Chrom aufweisen kann.Preferably For example, silicon carbide is used as a reducing agent to reduce chromium oxide levels in a slag to reduce chromium. The chromium will go into a metal phase, which may have a high content of chromium.
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Das Material, welches geschmolzen werden soll, wird allgemein zunächst klassifiziert oder identifiziert entsprechend seinem Erztyp und seiner Schlackeeigenschaften, wie beispielsweise Basizität oder Liquidus-Temperatur der Schlacke. Die Menge an eingesetztem Reduktionsmittel und die relativen Mengen an Carbid und Kohlenstoff-Reduktionsmittel werden, wenn eine Kombination eingesetzt wird, durch den Typ und die Art des Materials, welches geschmolzen wird, beeinflusst.The Material to be melted is generally classified first or identifies according to its type of ore and its slag properties, such as basicity or liquidus temperature of the slag. The amount of inserted Reducing agent and the relative amounts of carbide and carbon reducing agent when a combination is used, by the type and the type of material that is melted affects.
In einer Form der Erfindung wird Siliciumcarbid in einer stöchiometrischen Menge hinsichtlich eines gewünschten SiO2-Gehalts in der Schlacke eingesetzt. Die Menge an Kohlenstoff in Form von beispielsweise Koks wird reduziert durch die äquivalente Menge an zugegebenem SiC. SiO2-Zugabe in Form von z. B. Quarzit oder Quarzsand wurde vollständig weggelassen aufgrund des Siliciumcarbids, welches in stöchiometrischer Menge zugegeben wurde, um eine gewünschte Menge an SiO2 in der Schlacke zu bilden.In one form of the invention, silicon carbide is employed in a stoichiometric amount with respect to a desired SiO 2 content in the slag. The amount of carbon in the form of, for example, coke is reduced by the equivalent amount of added SiC. SiO 2 addition in the form of z. Quartzite or quartz sand was completely eliminated due to the silicon carbide added in a stoichiometric amount to form a desired amount of SiO 2 in the slag.
In einer alternativen Form der Erfindung wird, unter Bezugnahme auf einen gewünschten SiO2-Gehalt in der Schlacke, ein stöchiometrischer Überschuss an Siliciumcarbid verwendet. In dieser Form der Erfindung ist es, um einen Überschuss an Siliciumdioxid in der Schlacke zu vermindern, notwendig, ein zusätzliches Flussmittel, chemisches Agens oder eine Verbindung mit den erforderlichen Eigenschaften, um eine gewünschte Schlacke-Basizität und Liquidus-Temperatur aufrechtzuerhalten, zuzugeben. Das Flussmittel/chemische Agens/die chemische Verbindung können die Träger von CaO, MgO oder Al2O3 sein, wie beispielsweise Kalk, Kalkstein, Dolomit, Magnesit und Bauxit, oder die Carbide oder die Nitride von Calcium, Magnesium und Aluminium. Das überschüssige SiO2 in der Schlacke wird durch das Silicium im überschüssigen Siliciumcarbid produziert, welches mit den Oxiden von Chrom, Eisen und anderen, geringer reduzierbaren Oxiden in dem Ursprungsmaterial reagiert. In dieser Form der Erfindung würde, wenn die basischen Oxide zur Neutralisation des überschüssigen SiO2 in der Schlacke eingesetzt werden, die Abnahme an spezifischem Energieverbrauch (MWh/Tonne an Metall) „bestraft" durch die Energie, welche zum Schmelzen und Auflösen der Oxide, z. B. CaO, MgO und Al2O3 in Kalk, Dolomit, Magnesit oder Bauxit, erforderlich ist. Wenn die Carbide von z. B. Ca, Al und Mg eingesetzt werden, um den Effekt von überschüssigem SiO2 aus dem überschüssigen SiC zu vermindern, so würde der spezifische Energieverbrauch sogar noch weiter verringert, als es mit SiC allein der Fall wäre. Der Grund dafür besteht darin, dass die Reaktionen von Carbiden von Ca, Al und Mg mit anderen Oxiden des Erzes hoch exotherm sind.In an alternative form of the invention, referring to a desired SiO 2 content in the slag, a stoichiometric excess of silicon carbide is used. In this form of the invention, to reduce excess silica in the slag, it is necessary to add an additional flux, chemical agent or compound having the required properties to maintain a desired slag basicity and liquidus temperature. The flux / chemical agent / compound may be the carriers of CaO, MgO or Al 2 O 3 , such as limestone, limestone, dolomite, magnesite and bauxite, or the carbides or nitrides of calcium, magnesium and aluminum. The excess SiO 2 in the slag is produced by the silicon in the excess silicon carbide, which reacts with the oxides of chromium, iron and other less reducible oxides in the source material. In this form of the invention, when the basic oxides are used to neutralize the excess SiO 2 in the slag, the decrease in specific energy consumption (MWh / ton of metal) would be "penalized" by the energy used to melt and dissolve the oxides, For example, CaO, MgO and Al 2 O 3 in lime, dolomite, magnesite or bauxite is required when the carbides of, for example, Ca, Al and Mg are used to eliminate the effect of excess SiO 2 from the excess Reducing SiC would reduce the specific energy consumption even further than would be the case with SiC alone, because the reactions of carbides of Ca, Al, and Mg with other oxides of the ore are highly exothermic.
In einer weiteren Form der Erfindung wird, unter Bezugnahme auf einen gewünschten Gehalt an SiO2 in der Schlacke, eine sub-stöchiometrische Menge an SiC verwendet. In diesem Fall würde der gewünschte Prozentsatz an SiO2 in der Schlacke durch Zugabe der erforderlichen Menge an Quarzit oder Quarzsand erreicht. Wiederum würden die Kohlenstoff-Reduktionsmittel proportional zum Kohlenstoff-Äquivalent des eingesetzten SiC reduziert.In another form of the invention, referring to a desired level of SiO 2 in the slag, a sub-stoichiometric amount of SiC is used. In this case, the desired percentage of SiO 2 in the slag would be achieved by adding the required amount of quartzite or quartz sand. Again, the carbon reducing agents would be reduced in proportion to the carbon equivalent of the SiC used.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf eine Anzahl von Beispielen verdeutlicht.The Invention will now be described with reference to a number of examples clarified.
Eine Reihe von Testläufen im Pilotmaßstab wurde durchgeführt unter Verwendung von Koks und SiC, separat und in Kombination, als Reduktionsmittel. Die eingesetzten Rohmaterialien, das verwendete Verfahren und die erzielten Resultate sind unten dargestellt.A Series of test runs on a pilot scale was carried out using coke and SiC, separately and in combination, as Reducing agent. The raw materials used, the used Methods and the results obtained are shown below.
Rohmaterialienraw Materials
Ein Konzentrat und UG-2-Erz mit –1 mm Teilchengröße wurde eingesetzt wie in Tabelle 1 dargestellt.One Concentrate and UG-2 ore with -1 mm particle size was used as shown in Table 1.
Tabelle
1: 
Das eingesetzte SiC war Kies einer Konsistenz von 1 bis 3 mm mit einer Reinheit von 96%. Feiner Koks (–6 mm), enthaltend 82% trockenen fixierten Kohlenstoff, wurde eingesetzt. In zwei Versuchen wurde ein altes SiC-Schiffchen vom Schrottplatz zerstampft auf –20 mm und als Reduktionsmittel eingesetzt.The used SiC was gravel a consistency of 1 to 3 mm with a Purity of 96%. Fine coke (-6 mm) containing 82% dry fixed carbon was used. In two attempts, an old SiC boat was taken from the junkyard crushed to -20 mm and used as a reducing agent.
Experimentelle Aufbauprozedurexperimental establishment procedure
Die Schmelzeinheit war ein 150 KVA-DC-Plasmaofen. Der Ofen nutzte eine einzelne Graphitelektrode von 56 mm Durchmesser, hydraulisch aufgehängt, und eine Bodenanode aus Graphit mit einem Durchmesser von 100 mm. Der Leistungseingang und die Lichtbogenlänge konnten durch Tiefersetzen oder Höhersetzen der Elektrode mittels des hydraulischen Systems eingestellt werden.The Melting unit was a 150 KVA DC plasma furnace. The oven used one single graphite electrode of 56 mm diameter, hydraulically suspended, and a bottom anode of graphite with a diameter of 100 mm. Of the Power input and the arc length could be lowered by deepening or raising the Electrode can be adjusted by means of the hydraulic system.
Das Ofen-Schiffchen wurde gesäumt mit Chrom-Magnesit-Spinell-Ziegeln an den Seitenwänden und einem Magnesit-Spinell-Stempelmaterial am Boden. Die Ofenhülle war wassergekühlt durch Verwendung eines Zickzack-Wasserkanals, welcher auf die Stahlhülle geschweißt war. Die Anode war ebenfalls wassergekühlt mittels eines Kupferrohres, welches auf den Kupferblock am Boden der Anode geschweißt war.The Oven shuttle was lined with chrome-magnesite-spinel bricks on the sidewalls and one Magnesite spinel stamp material on the ground. The oven cover was watercooled by using a zigzag water channel welded to the steel shell. The anode was also water-cooled by means of a copper tube, which was welded to the copper block at the bottom of the anode.
Der Ofen wurde mit einer Blindproben-Mischung gestartet und bei 40 bis 50 kW für ungefähr 8 Stunden betrieben, um die feuerfesten Materialien aufzuheizen. Die erste Anzapfung in jedem Durchlauf wurde verworfen.Of the Furnace was started with a blank mix and at 40 to 50 kW for approximately Operated for 8 hours to heat the refractory materials. The first tap in each run was discarded.
Nach dem ersten Aufheizungsdurchlauf wurde die Zufuhrmischung alle 5 Minuten bei einer vorgegebenen Rate in den Ofen geladen, um die Zufuhr in 3 bis 4 Stunden zu beenden. Die Zufuhr des Ofens wurde 1 Stunde bevor die Schmelze in ein feuerfestes Schiffchen gezapft wurde, beendet. Der gesamte Energieeintrag in den Ofen wurde überwacht, indem die Spannung und der Strom alle 5 bis 30 Minuten aufgezeichnet wurde und indem die Wärmeverluste aus den Kühlwassertemperaturen und den Temperaturen der Ofenhülle und des Daches berechnet wurden, was über die Experimente hinweg überwacht wurde. Die Temperaturen der Ofenhülle und des Daches wurden mittels eines optischen Pyrometers gemessen.To In the first heating run, the feed mixture became every 5 Minutes at a given rate in the oven loaded to the Feed in 3 to 4 hours to finish. The supply of the furnace became 1 Hour before the melt tapped into a refractory boat was ended. The total energy input into the oven was monitored, by recording voltage and current every 5 to 30 minutes and by the heat losses from the cooling water temperatures and the temperatures of the oven envelope and of the roof, which was monitored throughout the experiments. The temperatures of the oven shell and the roof were measured by means of an optical pyrometer.
ErgebnisseResults
Die Schlacke und das Metall wurden nach Verfestigung gewogen und in kleinere Stücke heruntergebrochen, und Proben von ungefähr 2 kg und mehr wurden abgetrennt und für eine chemische Analyse in drei verschiedene Laboratorien, welche in der Industrie anerkannt sind, geschickt. Einige Proben wurden geteilt und unabhängig an alle drei Laboratorien geschickt, um die Analyse zu bestätigen.The Slag and the metal were weighed after solidification and in smaller pieces broken down, and samples of about 2 kg and more were separated and for a chemical analysis in three different laboratories, which are recognized in the industry, sent. Some samples were shared and independent sent to all three laboratories to confirm the analysis.
Die experimentellen Daten, wie in Tabelle 2 unten dargelegt, illustrieren den Effekt von einer Verwendung von SiC auf den spezifischen Verbrauch an elektrischer Energie, Cr-Verluste in der Schlacke und die Menge an Metall, welches von jedem Durchlauf abgezapft wurde, bei verschiedenen Leveln vom gesamten Reduktionsmittel als Prozentsatz des Erzes.The illustrate experimental data as set forth in Table 2 below the effect of using SiC on specific consumption of electrical energy, Cr losses in the slag and the amount on metal, which was tapped from each pass, at different Levels of total reducing agent as a percentage of ore.
Aus Tabelle 2 ist es ersichtlich, dass, wenn kein SiC in der Reduktionsmittel-Mischung bei C-Zugaben von 20,2 bis 21,7 Gew.-Prozent des Erzes (Konzentrat) vorliegt, die Schlacke 9,1 bis 11,7 Prozent Cr2O3 enthält (Durchläufe 1–3). Wenn demgegenüber SiC in der Reduktionsmittel-Mischung bei Gesamtzugaben an Reduktionsmittel von 19,9 bis 23,6 Gew.-Prozent des Erzes vorliegt, verringert sich der Anteil an Cr2O3 in der Schlacke auf 1,3 bis 2,4 Prozent (Durchläufe 4–7). Bei Vorliegen von SiC in der Reduktionsmittel-Mischung ist das gesamte Reduktionsmittel das Kohlenstoff-Äquivalent von SiC und C in der Mischung. In den Durchläufen 4 bis 7 liegt das Verhältnis von SiC-Einheiten zu C-Einheiten aus Koks im Bereich 0,149 bis 0,301.From Table 2 it can be seen that when no SiC in the reducing agent mixture at C-additions from 20.2 to 21.7 weight percent of the ore (concentrate), the slag contains 9.1 to 11.7 percent Cr 2 O 3 (Runs 1-3). In contrast, when SiC is present in the reducing agent mixture with total reductant additions of 19.9 to 23.6 weight percent of the ore, the Cr 2 O 3 content in the slag decreases to 1.3 to 2.4 percent ( Runs 4-7). In the presence of SiC in the reducing agent mixture, the total reducing agent is the carbon equivalent of SiC and C in the mixture. In Runs 4-7, the ratio of SiC units to C units from coke is in the range of 0.149 to 0.301.
Eine beachtliche Verringerung in der erforderlichen elektrischen Energie wird auch erreicht, wenn SiC in die Reduktionsmittel-Mischung hinzugegeben wird. Wenn kein SiC anwesend ist, so verändert sich der spezifische elektrische Energieverbrauch zwischen 3,81 und 4,14 MWh/t Legierung (Durchläufe 1–3). Wenn SiC vorliegt, so ist der spezifische elektrische Energieverbrauch im Bereich von 2,8 bis 3,06 MWh/t Metall (Durchläufe 4–7). Dies entspricht ungefähr 20 bis 32 Prozent Einsparung an elektrischem Energieverbrauch pro Tonne hergestellter Legierung.A considerable reduction in the required electrical energy is also achieved when SiC is added to the reducing agent mixture becomes. If no SiC is present, the specific one changes electrical energy consumption between 3.81 and 4.14 MWh / t alloy (Runs 1-3). If SiC is present, then the specific electrical energy consumption in the range of 2.8 to 3.06 MWh / t metal (runs 4-7). This corresponds to about 20 to 32 percent savings in electrical energy consumption per ton made alloy.
Es wurden zwei Experimente durchgeführt, um den Einfluss von SiC auf das Schmelzen von UG-2-Erz zu testen. In den Experimenten 8 und 9, mit und ohne SiC, ist der Gehalt an Cr2O3 in der Schlacke 13,4 bzw. 4,2 Prozent. Dies wird erzielt durch eine Verbesserung um 15,3 Prozent in den Cr-Ausbeuten von 79,3 Prozent auf 94,6 Prozent.Two experiments were performed to test the influence of SiC on the melting of UG-2 ore. In Experiments 8 and 9, with and without SiC, the content of Cr 2 O 3 in the slag is 13.4 and 4.2 percent, respectively. This is achieved by a 15.3 percent improvement in Cr yields from 79.3 percent to 94.6 percent.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, erzielt der erfindungsgemäße Prozess viel höhere Chromausbeuten, nicht nur für Hoch-Qualitäts-Konzentrate oder -Erze, sondern auch für Niedrig-Qualitäts-Erze, wie beispielsweise UG-2-Erze. Weiterhin wird, in Bezug auf UG-2-Erze, der Chrom-Anteil in dem Metall von 49,8 Prozent auf 50,7 Prozent erhöht, wenn eine Mischung von Siliciumcarbid und Koks verwendet wird. Dies ist, in kommerzieller Hinsicht, ein signifikanter Anstieg.As from Table 2, the process of the invention achieves much higher Chromium yields, not only for High-quality concentrates or -s, but also for Low-quality ores, such as UG-2 ores. Furthermore, with respect to UG-2 ores, the chromium portion becomes in the metal increased from 49.8 percent to 50.7 percent, though a mixture of silicon carbide and coke is used. This is, in commercial terms, a significant increase.
Es wird auch vermutet, dass die verbesserten Cr-Ausbeuten durch Verwendung von SiC auf der inhärenten Fähigkeit des Siliciums beruhen, jede mögliche kinetische Barriere, welche an der Oberfläche der Chromit-Erzpartikel ausgebildet sind, zu zerstören, und auf den stärkeren Reduktionsbedingungen im Ofen. Die stärkeren Reduktionsbedingungen beruhen auch auf der Reduktion oder Eliminierung von Quarz-Zugabe in den Ofen, denn wenn SiC als Reduktionsmittel eingesetzt wird, so wird die Ofenladung selbst-fließend. Die Sauerstoff-Partialdrücke im Gleichgewicht mit SiC, C und Si sind wie folgt (Annahme: aSiO2 = 0,4, PCO = 1, aSIC = 0,9, aC = 0,82, aSi = 0,5, T = 1600°C, pro mol an Reduktionsmittel):
- • P0 = 6,53 × 10–12 atm für SiC-O-Gleichgewicht
- • P0 = 6,00 × 10–12 atm für C-O-Gleichgewicht, und
- • P0 = 1,96 × 10–12 atm für Si-O-Gleichgewicht.
- • P 0 = 6.53 × 10 -12 atm for SiC-O equilibrium
- • P 0 = 6.00 × 10 -12 atm for CO equilibrium, and
- P 0 = 1.96 × 10 -12 atm for Si-O equilibrium.
Wenn SiC während der Produktion von Ferrochrom im Ofen eingesetzt wird, wird der Cr-Gehalt der Schlacke aufgrund der verbesserten Reduktion des Erzes minimiert. Es ist jedoch auch vorgesehen, dass SiC während eines „sekundären Raffinierungs-Schrittes" in einem Standard-Ferrochrom-Betrieb oder in Verbindung mit dem oben beschriebenen Verfahren eingesetzt werden kann. Die flüssige Schlacke wurde in einen Gießtiegel abgezapft, welcher eine genügende Menge an SiC enthält, oder, alternativ, können sowohl festes SiC als auch flüssige Schlacke gleichzeitig in einen Gießtiegel gegossen werden, um ein Vermischen zu erzielen, damit die Reduktionsreaktionen stattfinden. Es kann erforderlich sein, die Mischung aus flüssiger Schlacke und SiC für verbesserte Reaktionsraten in einen anderen Gießtiegel zu transferieren. Bei Vollendung der Reduktionsreaktionen wurde der Gießtiegel zum Absetzen in Ruhe belassen, und abgesetztes Metall und Schlacke können separat oder gleichzeitig aus dem Gießtiegel abgezapft werden. Aus den thermodynamischen Berechnungen wird erwartet, dass das Metall von einem Niedrig-C-Ferrochrom-Typ mit minimalem Siliciumgehalt und einem hohen Cr-Gehalt ist.If SiC during the production of ferrochrome is used in the furnace, the Cr content of the slag due to the improved reduction of the ore minimized. However, it is also contemplated that SiC may be used during a "secondary refining step" in a standard ferrochrome operation or used in conjunction with the method described above can be. The liquid Slag was poured into a ladle tapped, which is a sufficient Contains amount of SiC, or, alternatively, can both solid SiC and liquid Slag to be poured simultaneously into a ladle to to achieve mixing for the reduction reactions to take place. It may be necessary to improve the mix of liquid slag and SiC Transfer reaction rates to another ladle. at Completion of the reduction reactions became the ladle leave to settle, and deposited metal and slag can be tapped separately or simultaneously from the ladle. Out The thermodynamic calculations are expected to be the metal of a low-C-type and minimum silicon ferrochrome type a high Cr content.
In einem weiteren Beispiel der Erfindung, welches in einer Anlage von kommerzieller Größenordnung durchgeführt wurde, wurde ein AC-Lichtbogen-Reduktionsofen standardisierter und bekannter Konfiguration eingesetzt. Das Zufuhrmaterial, welches in den Ofen zugeführt wurde, bestand aus einer Mischung von Erzen und Feinstoffen, wieder eingeschmolzenem Material, d. h. rezykliertem ferrochromen Metall, Kyanit (ein Aluminiumoxid-Flussmittel), Siliciumcarbid, Koks und Kohle. Die Beschickungs-Mischungen wurden über eine Periode von drei Tagen vom Beginn der Tests an variiert, wie in Tabelle 1 unten dargestellt:In Another example of the invention, which in an annex of commercial scale was carried out, became an AC arc reduction furnace standardized and known configuration used. The feed material, which fed into the oven was made of a mixture of ores and fines, again melted material, d. H. recycled ferrochrome metal, Kyanite (an alumina flux), silicon carbide, coke and Coal. The feed mixtures were over a period of three days from the beginning of the tests as shown in Table 1 below:
Tabelle
1 
Die chemische Analyse der Erz-Qualitäten ergab:The chemical analysis of ore grades found:
Tabelle
2 
Der Ofen wurde bei einer Temperatur betrieben, derart, dass der Liquidus der Schlacke bei einer Temperatur im Bereich von 1650 bis 1720°C gehalten wurde mit einer Basizität, d. h. CaO- und MgO-Gehalt dividiert durch SiO2-Gehalt, von ungefähr 0,9.The furnace was operated at a temperature such that the slag liquidus was maintained at a temperature in the range of 1650 to 1720 ° C with a basicity, ie CaO and MgO content divided by SiO 2 content, of approximately 0, 9th
Die Metallphase der hergestellten Ferrochromlegierung wurde abgezapft und von Zeit zu Zeit analysiert. Diese Analyse zeigte, dass sich das Silicium in der Metallphase von 1% auf 6% für die Beschickungen 1 bis 3 erhöhte, während eine Gleichgewichtssituation in dem Ofen hergestellt war. Für Beschickung 4 verringerte sich der Siliciumgehalt auf zwischen 1,4% und 2,2%. Weiterhin erreichte der Chromlevel in der Metallphase für Beschickung 4 61,07%, was eine Ausbeute von 89% Chrom repräsentierte. Die höchste Metallqualität vor Einführung von SiC betrug ungefähr 58 Prozent Chrom.The Metal phase of the produced ferrochrome alloy was tapped and analyzed from time to time. This analysis showed that the silicon in the metal phase from 1% to 6% for feeds 1 to 3 increased, while an equilibrium situation was established in the furnace. For loading 4, the silicon content decreased to between 1.4% and 2.2%. Furthermore, the chromium level in the metal phase reached for charging 4 61.07%, representing a yield of 89% chromium. The highest metal quality before the introduction of SiC was about 58 percent chrome.
Es wurde herausgefunden, dass der durchschnittliche Metallausstoß unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens 51 Tonnen pro Tag betrug, was 36% Steigerung der Metallproduktion im Vergleich mit einer Verwendung desselben Ofens, jedoch ohne die Siliciumcarbid/Kohlenstoff-enthaltende Reduktionsmittelkombination, repräsentiert. Der spezifische Energieverbrauch reduzierte sich von 3,4 MWh/Tonne auf 2,67 MWh/Tonne.It It was found that the average metal output is below Use of the method according to the invention 51 tons per day, which represents a 36% increase in metal production in comparison with a use of the same furnace, but without the Silicon carbide / carbon-containing reducing agent combination, represents. The specific energy consumption decreased from 3.4 MWh / ton to 2.67 MWh / ton.
Weitere Verbesserungen, welche bei Verwendung des Siliciumcarbid/Kohlenstoff-enthaltenden Reduktionsmittels beobachtet wurden, waren eine kürzere Anzapfzeit, geringerer Verbrauch an Sauerstofflanze, bessere Trennung von Schlacke und Metall, verringertes Rohrreinigen des Anzapflochs und verringerte Gasentwicklung aus dem Ofen und verringertes Gas vom Ofenschacht.Further Improvements made using the silicon carbide / carbon-containing reducing agent were observed were shorter Tapping time, lower consumption of oxygen lance, better separation of slag and metal, reduced tap cleaning of tapping hole and reduced gas evolution from the furnace and reduced gas from the furnace shaft.
Vorteile des Verfahrens zur Ferrochrom-Herstellung gemäß der Erfindung sind:
- 1. Eine Steigerung der Ofenkapazität mit geringem oder keinem Kapitalaufwand.
- 2. Eine erhebliche Steigerung in den Cr-Ausbeuten.
- 3. Verringerte Gaserzeugung, was eine kleinere Gasanlagen-Konstruktion für neue Anlagen und eine bessere Kontrolle von Abgas in existierenden Anlagen bedeutet.
- 4. Bessere Si-Kontrolle im Metall aufgrund von geringeren oder keinen Koks- und Quarzzugaben.
- 5. Es kann in beliebigem Bereich eingesetzt werden, d. h. 100% SiC oder in Kombination mit anderen C-Quellen. Die Schlacke-Chemie kann durch Verwendung anderer Oxide und Carbide, wie beispielsweise CaO, MgO, Al2O3 und Carbiden von Calcium, Magnesium und Aluminium, eingestellt werden.
- 6. Das Recycling von verbrauchten feuerfesten Materialien aus SiC wird möglich.
- 7. Aufgrund besserer Cr-Ausbeuten wird die Ausbeutung von Niedrig-Qualitäts-Erzen, wie beispielsweise UG-2-Erz, realisierbar.
- 8. Das SiC-Reduktionsmittel kann in einem sekundären Prozess eingesetzt werden, um Cr aus Schlacken wiederzugewinnen.
- 1. An increase in furnace capacity with little or no capital outlay.
- 2. A significant increase in Cr yields.
- 3. Reduced gas production, which means smaller gas plant design for new plants and better control of exhaust gas in existing plants.
- 4. Better Si control in the metal due to less or no coke and quartz additions.
- 5. It can be used in any range, ie 100% SiC or in combination with other C sources. The slag chemistry can be adjusted by using other oxides and carbides such as CaO, MgO, Al 2 O 3 and carbides of calcium, magnesium and aluminum.
- 6. It is possible to recycle spent refractories from SiC.
- 7. Due to better Cr yields, the exploitation of low quality ores such as UG-2 ore becomes feasible.
- 8. The SiC reducing agent can be used in a secondary process to recover Cr from slags.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0009630 | 2000-04-19 | ||
| GBGB0009630.5A GB0009630D0 (en) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | Ferroalloy production |
| GB0018354A GB0018354D0 (en) | 2000-07-26 | 2000-07-26 | Ferroalloy production |
| GB0018354 | 2000-07-26 | ||
| GB0025883A GB0025883D0 (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Ferroalloy production |
| GB0025883 | 2000-10-23 | ||
| PCT/IB2001/000594 WO2001079572A1 (en) | 2000-04-19 | 2001-04-11 | Ferroalloy production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE60108492D1 DE60108492D1 (en) | 2005-02-24 |
| DE60108492T2 true DE60108492T2 (en) | 2006-03-23 |
Family
ID=27255678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE60108492T Expired - Lifetime DE60108492T2 (en) | 2000-04-19 | 2001-04-11 | PREPARATION OF A FERRO ALLOY |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1274870B1 (en) |
| JP (1) | JP2004520478A (en) |
| KR (1) | KR20030010604A (en) |
| CN (1) | CN1252296C (en) |
| AT (1) | ATE287455T1 (en) |
| AU (1) | AU4675701A (en) |
| DE (1) | DE60108492T2 (en) |
| WO (1) | WO2001079572A1 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011045755A1 (en) * | 2009-10-13 | 2011-04-21 | Petrus Hendrik Ferreira Bouwer | Ferrochrome alloy production |
| EA025858B1 (en) * | 2011-11-15 | 2017-02-28 | Ототек Оюй | Process for the manufacture of ferrochrome |
| WO2013071956A1 (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | Outotec Oyj | Metallurgical composition for the manufacture of ferrochrome |
| WO2015159268A1 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Sublime Technologies (Pty) Ltd | Ferrochrome alloy production |
| CN103952574B (en) * | 2014-04-30 | 2015-08-19 | 中国科学院过程工程研究所 | A kind of method utilizing magnesium metal reduction anhyd chromic chloride to produce high-purity metal chromium |
| WO2018172284A1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-09-27 | Lanxess Deutschland Gmbh | Process for preparing iron- and chrome-containing particles |
| US10508319B1 (en) * | 2019-06-27 | 2019-12-17 | MM Metals USA, LLC | Method and system for producing low carbon ferrochrome from chromite ore and low carbon ferrochrome produced thereby |
| BR112021024006A2 (en) * | 2019-07-12 | 2022-02-01 | Jfe Mat Co Ltd | Method for producing low carbon ferrochrome |
| BR112021024024A2 (en) * | 2019-07-12 | 2022-02-01 | Jfe Mat Co Ltd | Methods to detoxify slag and to produce low carbon ferrochrome |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3158464A (en) * | 1963-05-23 | 1964-11-24 | Union Carbide Corp | Ferrochromium production |
| US4053307A (en) * | 1976-01-16 | 1977-10-11 | Showa Denko K. K. | Process for manufacture of high-chromium iron alloy |
-
2001
- 2001-04-11 WO PCT/IB2001/000594 patent/WO2001079572A1/en active IP Right Grant
- 2001-04-11 CN CNB01808379XA patent/CN1252296C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-04-11 DE DE60108492T patent/DE60108492T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-11 AU AU46757/01A patent/AU4675701A/en not_active Abandoned
- 2001-04-11 AT AT01919698T patent/ATE287455T1/en not_active IP Right Cessation
- 2001-04-11 KR KR1020027013973A patent/KR20030010604A/en not_active Application Discontinuation
- 2001-04-11 EP EP01919698A patent/EP1274870B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-11 JP JP2001576955A patent/JP2004520478A/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE287455T1 (en) | 2005-02-15 |
| EP1274870A1 (en) | 2003-01-15 |
| DE60108492D1 (en) | 2005-02-24 |
| KR20030010604A (en) | 2003-02-05 |
| AU4675701A (en) | 2001-10-30 |
| CN1252296C (en) | 2006-04-19 |
| CN1426487A (en) | 2003-06-25 |
| JP2004520478A (en) | 2004-07-08 |
| EP1274870B1 (en) | 2005-01-19 |
| WO2001079572A1 (en) | 2001-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0770149B1 (en) | Process for producing hydraulic binders and/or alloys, e.g. ferrochromium or ferrovanadium | |
| US20060037673A1 (en) | Chromium-containing metal and manufacturing method thereof | |
| CN103695768B (en) | A kind of W metallurgy and preparation method thereof | |
| DE60108492T2 (en) | PREPARATION OF A FERRO ALLOY | |
| DE3306910C2 (en) | Manufacture of ferrosilicon | |
| EP0874915A1 (en) | Method for separating titanium and/or vanadium from pig iron | |
| US20030150295A1 (en) | Ferroalloy production | |
| KR20110098495A (en) | Method for separating vanadium from vanadium-containing melt | |
| US1835925A (en) | Smelting process | |
| US3420659A (en) | Method for the production of vanadium alloys | |
| EP1252348B1 (en) | Iron-nickel alloy production | |
| US2573153A (en) | Recovery of nickel from nickel silicate ore | |
| EP0633232A1 (en) | Fused zirconia refractory materials, method for producing the same and refractory products | |
| US4274867A (en) | Method for producing low-carbon steel from iron ores containing vanadium and/or titanium | |
| US2653867A (en) | Reduction of metal oxides | |
| US3899320A (en) | Process for making iron sponge pellets containing silicon carbide | |
| Yessengaliyev et al. | Feasibility study of using with high basicity manganese ore for smelting refined ferromanganese | |
| US1820998A (en) | Smelting of ores | |
| CA1199498A (en) | Production and treatment of ferrochromium | |
| DE621794C (en) | Process for the production of low-carbon iron-chromium alloys | |
| CN111334703B (en) | Production method of low-titanium-phosphorus iron alloy | |
| RU2515403C1 (en) | Method of steel casting in arc steel furnace | |
| SU588254A1 (en) | Method of melting ferromolybdenum alloy | |
| US2627458A (en) | Production of aluminum-silicon alloys | |
| CN106216645B (en) | The method of ferrocolumbium casting dealuminzation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition |